CN116930922A - 激光雷达 - Google Patents

Abstract

一种激光雷达，适于在第一方向和第二方向上进行扫描探测，第一方向和第二方向具有夹角，包括：发射组件，用于发射探测光束；第一光学组件，设置于探测光束的光路上；扫描组件，用于将经过第一光学组件的探测光束反射至目标空间，还用于反射探测光束经由障碍物反射后形成的回波光束；接收组件，用于接收被扫描组件反射的回波光束；其中，第一光学组件包括第一扩束组件，第一扩束组件为一维扩束组件，用于将探测光束在第一方向上进行扩束。本发明有利于提高激光雷达的探测性能。

Description

激光雷达

技术领域

本发明实施例涉及激光雷达领域，尤其涉及一种激光雷达。

背景技术

激光雷达(LIDAR)在自动驾驶中承担了路沿检测、障碍物识别以及实时定位与绘图(SLAM)等重要任务。具体地，LIDAR系统包括激光发射系统和光接收系统。激光发射系统包括光发射单元，产生探测光束，所述探测光束入射到障碍物上并被反射，最终部分反射光返回激光雷达被光接收系统所接收，称为回波光束。接收系统通过测量发射探测光束到接收回波光束的时间差，或者回波光束与探测光束的相位差，实现对障碍物的距离测量。

激光雷达能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。由于具有测量速度快、精度高和测距远等优点，激光雷达在无人车上得到了广泛应用。

现有技术激光雷达的探测性能仍有待提高。

发明内容

本发明实施例解决的问题是提供一种激光雷达，提高激光雷达的探测性能。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种激光雷达，适于在第一方向和第二方向上进行扫描探测，所述第一方向和第二方向具有夹角，所述激光雷达包括：发射组件，用于发射探测光束；第一光学组件，设置于所述探测光束的光路上；扫描组件，用于将经过所述第一光学组件的所述探测光束反射至目标空间，还用于反射所述探测光束经由障碍物反射后形成的回波光束；接收组件，用于接收被所述扫描组件反射的回波光束；其中，所述第一光学组件包括第一扩束组件，所述第一扩束组件为一维扩束组件，用于将所述探测光束仅在第一方向上进行扩束。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

本发明实施例提供的激光雷达中，激光雷达适于在第一方向和第二方向上进行扫描探测，所述第一光学组件包括第一扩束组件，所述第一扩束组件为一维扩束组件，用于将所述探测光束在第一方向上进行扩束；本发明实施例中，探测光束经过一维扩束组件进行扩束，实现了探测光束口径的增大，有利于提升探测光束的覆盖范围，同时有利于增加接收回波光束的口径，增大能够接收的回波光束的能量，从而有利于提升激光雷达的测程。而且，本发明实施例中，激光雷达在第一方向和第二方向上进行扫描探测，而一维扩束组件仅将探测光束在第一方向上进行扩束，则探测光束在第二方向上并不会进行扩束，因此，不会进一步增大激光雷达在第二方向上的焦距，从而在接收回波光束时，在第二方向上，不会增加回波光束的光斑漂移量，进而有利于提高接收组件的接收效率，相应提高激光雷达的探测性能。

附图说明

图1是一种激光雷达的结构示意图以及光路图；

图2至图3是本发明激光雷达第一实施例的结构示意图以及光路图；

图4至图5是本发明激光雷达第二实施例的结构示意图以及光路图；

图6至图7是本发明激光雷达第三实施例的结构示意图以及光路图；

图8至图9是本发明激光雷达第四实施例的结构示意图以及光路图。

具体实施方式

由背景技术可知，激光雷达的探测性能有待提高。现结合一种激光雷达，分析目前探测性能有待提高的原因。

图1是一种激光雷达的结构示意图以及光路图。

参考图1，所述激光雷达适于在第一方向(如图1中X-Y-Z三维坐标系中的Z方向所示)和第二方向(如图1中Y方向所示)上进行扫描探测，激光雷达包括：发射组件10，用于发射探测光束；凹透镜30，设置于探测光束的光路上，用于将探测光束在第一方向和第二方向上进行扩束；扫描组件，用于将经过凹透镜30的探测光束反射至目标空间，还用于反射探测光束经由障碍物反射后形成的回波光束，扫描组件包括第一扫描元件41，用于将探测光束在第一方向上扫描，扫描组件还包括第二扫描元件42，用于将探测光束在第二方向上扫描，其中，第一扫描元件41的扫描速度小于第二扫描元件42的扫描速度；接收组件20，用于接收被扫描组件反射的回波光束。该激光雷达还包括：主光学组件(如准直透镜或准直透镜组，图中未示出)，用于对探测光束进行准直，并对回波光束进行聚焦。发射组件10和接收组件20共用凹透镜30及主光学组件，即，图1示意的激光雷达为同轴光路的激光雷达。

对于同轴光路的激光雷达，发射组件10和接收组件20通常使用波导连接到同一收发端口，收发端口发出探测光束后，回波光束返回激光雷达时，扫描组件已经转过了一定的角度，使得回波光束的聚焦位置偏离收发端口，形成光斑漂移(如图1中虚线所示)。扫描元件的扫描速度越快、障碍物的距离越远，光斑的漂移量越大。

探测光束在第一方向和第二方向上进行扩束，则探测光束在第一方向和第二方向上的等效焦距相比于主光学组件均增大，同时，扫描组件在第一方向和第二方向上进行扫描，则在接收回波光束时，容易引起回波光束的光斑漂移量的增加。尤其，第二扫描元件42的扫描速度较大，在第二扫描元件42的扫描方向(即第二方向)上进行扩束，更容易引起回波光束的光斑漂移量增加的问题，而且，激光雷达中，收发端口通常尺寸较小，光斑漂移会导致对回波光束的接收效率降低(如图1中虚线光路所示)，严重影响激光雷达的探测能力。

为了解决所述技术问题，本发明实施例提供一种激光雷达，适于在第一方向和第二方向上进行扫描探测，所述第一方向和第二方向具有夹角，激光雷达包括：发射组件，用于发射探测光束；第一光学组件，设置于所述探测光束的光路上；扫描组件，用于将经过所述第一光学组件的所述探测光束反射至目标空间，还用于反射所述探测光束经由障碍物反射后形成的回波光束；接收组件，用于接收被所述扫描组件反射的回波光束；其中，所述第一光学组件包括第一扩束组件，所述第一扩束组件为一维扩束组件，用于将所述探测光束仅在第一方向上进行扩束。

本发明实施例提供的激光雷达中，探测光束经过一维扩束组件进行扩束，实现了探测光束口径的增大，有利于提升探测光束的覆盖范围，同时有利于增加接收回波光束的口径，增大能够接收的回波光束的能量，从而有利于提升激光雷达的测程，而且，本发明实施例中，激光雷达在第一方向和第二方向上进行扫描探测，而一维扩束组件仅将探测光束在第一方向上进行扩束，则探测光束在第二方向上并不会进行扩束，因此，不会进一步增大激光雷达在第二方向上的焦距，从而在接收回波光束时，在第二方向上，不会增加回波光束的光斑漂移量，进而有利于提高接收组件的接收效率，相应提高激光雷达的探测性能。

为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图2至图3，是本发明激光雷达第一实施例的结构示意图以及光路图，图2是激光雷达沿Z方向的视图，图3是激光雷达沿Y方向的视图。

激光雷达适于在第一方向(如图2中X-Y-Z三维坐标系中的Z方向所示)和第二方向(如图2中Y方向所示)上进行扫描探测，第一方向和第二方向具有夹角，激光雷达包括：发射组件100，用于发射探测光束；第一光学组件300，设置于探测光束的光路上；扫描组件400，用于将经过第一光学组件300的探测光束反射至目标空间，还用于反射探测光束经由障碍物反射后形成的回波光束；接收组件200，用于接收被扫描组件400反射的回波光束；其中，第一光学组件300包括第一扩束组件320，第一扩束组件320为一维扩束组件，用于将探测光束在第一方向上进行扩束。

发射组件100用于发射探测光束。

本实施例中，发射组件100包括激光器。激光器可以为半导体激光器、固体激光器或光纤激光器等任意一种。

接收组件200用于探测回波光束，以实现激光雷达对障碍物的探测。

本实施例中，接收组件200包括光电探测器，适于将光信号转换为电信号，例如：光电探测器为光电二极管(PD)、雪崩光电二极管(APD)、硅光电倍增管(SiPM)或单光子雪崩二极管(SPAD)阵列。

本实施例中，接收组件200用于接收被扫描组件400反射后，经过第一光学组件300的回波光束，相应的，激光雷达为同轴激光雷达。

本发明的具体实施例中，激光雷达包括至少一个收发端口110，收发端口110分别与发射组件100和接收组件200耦接，适于发射探测光束并接收回波光束。

本发明的具体实施例中，收发端口110分别与发射组件100和接收组件200耦接，发射组件100和接收组件200可以通过波导与收发端口110之间进行光的传输，从而无需将发射组件100和接收组件200均设置于第一光学组件300的焦平面上，有利于提高激光雷达零部件设置的灵活性，减小激光雷达的体积。

第一扩束组件320为一维扩束组件，用于将探测光束在第一方向上进行扩束，还用于将回波光束在第一方向上进行聚焦。

本实施例中，探测光束经过一维扩束组件进行扩束，实现了探测光束口径的增大，有利于提升探测光束的覆盖范围，同时有利于增加接收回波光束的口径，增大能够接收的回波光束的能量，从而有利于提升激光雷达的测程，而且，本实施例中，激光雷达在第一方向和第二方向上进行扫描探测，而一维扩束组件仅将探测光束在第一方向上进行扩束，则探测光束在第二方向上并不会进行扩束，因此，不会进一步增大激光雷达在第二方向上的焦距，从而在接收回波光束时，在第二方向上，不会增加回波光束的光斑漂移量，进而有利于提高接收组件200的接收效率，相应提高激光雷达的探测性能。

本发明一些实施例中，一维扩束组件包括柱面凹透镜，柱面凹透镜在第一方向具有曲率，从而能够在第一方向上对探测光束实现扩束，且在第二方向上对探测光束不进行扩束。

本发明其他实施例中，一维扩束组件为透镜组，透镜组包括同轴设置的柱面凹透镜与柱面凸透镜，柱面凸透镜和柱面凹透镜均在第一方向具有曲率。

采用透镜组构成一维扩束组件，透镜组包括同轴设置的柱面凹透镜与柱面凸透镜，采用凹透镜与凸透镜相结合的设置，可以起到减小或消除像差的作用。

本发明一些实施例中，柱面凸透镜的数量为多个，多个柱面凸透镜分别设置于柱面凹透镜光轴方向的两侧，从而有利于进一步起到减小或消除像差的作用，同时，设置于柱面凹透镜光路下游的柱面凸透镜还能够起到对探测光束进行准直的作用。

结合参考图2和图3，第一扩束组件320为透镜组，包括同轴设置的一个柱面凹透镜与两个柱面凸透镜，柱面凸透镜和柱面凹透镜均在第一方向具有曲率，两个柱面凸透镜分别设置于柱面凹透镜光轴方向的两侧，从而采用较为简单的组合，起到减小或消除像差的作用。

继续参考图2和图3所示，第一光学组件300还包括：准直元件310，准直元件310用于将探测光束进行准直，准直元件310位于第一扩束组件320的光路上游或者光路下游。

准直元件310用于将探测光束进行准直，还用于将回波光束进行聚焦。

本实施例中，准直元件310包括凸透镜，以实现光束的准直效果。本发明其他实施例中，准直元件310还可以包括透镜组，实现探测光束的准直。

扫描组件400用于将经过第一光学组件300的探测光束反射至目标空间，还用于反射探测光束经由障碍物反射后形成的回波光束。

本实施例中，激光雷达在第一方向上的扫描速度小于在第二方向上的扫描速度，从而能够对激光雷达的二维视场范围实现光栅扫描，也就是说，沿第二方向扫描完一行后，沿第一方向扫描至下一行，再在下一行中沿第二方向扫描完一行，以此循环实现二维扫描，将激光雷达的视场范围完全覆盖。

需要说明的是，扫描速度可由发射相邻两次探测光束的时间间隔表示。

还需要说明的是，本实施例中，探测光束在第二方向上并不会进行扩束，使得激光雷达在第二方向上的焦距保持为准直元件310的焦距，因此，虽然激光雷达在第二方向上的扫描速度较大，也不会增加回波光束的光斑漂移量，进而有利于保障接收组件200的接收效率，相应保障激光雷达的探测性能。激光雷达在第一方向的扫描速度较慢，即使第一扩束组件320增大了激光雷达在第一方向的焦距，光斑漂移量的增大程度仍然较小；同时，第一扩束组件320将探测光束在第一方向进行扩束，相应的增大了激光雷达在第一方向上的焦距，使得探测光束在第一方向的口径增大，探测光束覆盖范围增大，相应的接收组件200能够接收的回波光束在第一方向的口径增大，提高了接收回波光束的光能量，有利于激光雷达测远能力的提高。

继续参考图2和图3，扫描组件400包括两个一维扫描元件410和420，一维扫描元件410和420分别适于绕垂直于第一方向和所述第二方向的轴线偏转，从而分别将探测光束在第一方向和第二方向偏转到不同的角度。

采用两个一维扫描元件410和420构成扫描组件400，有利于灵活调整两个一维扫描元件410和420的配置，获得适应于探测需求的探测光路，其中，绕垂直于第二方向的轴线偏转的一维扫描元件420用于实现在第二方向上的扫描，绕垂直于第一方向的轴线偏转的一维扫描元件410用于实现在第一方向上的扫描。

相应的，绕垂直于第二方向的轴线偏转的一维扫描元件420的扫描速度，大于绕垂直于第一方向的轴线偏转的一维扫描元件410的扫描速度。

需要说明的是，一维扫描元件的扫描速度，可以用扫描元件绕轴旋转的转速确定。

本发明具体实施例中，一维扫描元件410和420包括振镜、转镜或摆镜，将探测光束进行扫描反射，形成对目障碍物进行检测的出射光，出射光经障碍物反射后形成回波光束，回波光束经由振镜、转镜或摆镜反射后进入接收组件200。

在其他实施例中，扫描组件还可以包括二维扫描元件，二维扫描元件适于绕垂直于第一方向和第二方向的轴线偏转。

采用二维扫描元件，实现在第一方向和第二方向上进行扫描的扫描元件的集成设置，有利于简化激光雷达的结构，减小激光雷达的体积。

具体地，二维扫描元件包括二维振镜。

图4至图5是本发明激光雷达第二实施例的结构示意图以及光路图，激光雷达适于在第一方向(如图4中X-Y-Z三维坐标系中的Z方向所示)和第二方向(如图4中Y方向所示)上进行扫描探测。

本实施例与前述实施例的相同之处，在此不再赘述。本实施例与前述实施例的不同之处在于：激光雷达包括沿第一方向设置的多个收发端口，且扫描组件为一维扫描元件。

结合参考图4至图5，图4是激光雷达沿Z方向的视图，图5是激光雷达沿Y方向的视图，激光雷达包括沿第一方向设置的多个收发端口111，收发端口111分别与发射组件101和接收组件201耦接，多个收发端口111均适于发射探测光束并接收回波光束。

沿第一方向设置多个收发端口111，多个发射端口111用于间隔发射探测光束，从而能够通过间隔发射探测光束，实现对激光雷达的视场范围在第一方向上的扫描，进而在激光雷达的结构中，通过沿第一方向设置多个收发端口111，能够替代在第一方向扫描的扫描元件，简化激光雷达的光路，提高系统集成度。

本实施例中，扫描组件401为一维扫描元件411，一维扫描元件411适于绕垂直于第二方向的轴线偏转，从而将探测光束在第二方向偏转到不同的角度，实现对第二方向的扫描。

本实施例沿第一方向设置多个收发端口111，实现对障碍物在第一方向上的扫描，从而扫描组件401可以仅为一维扫描元件411，实现对障碍物在第二方向上的扫描，将沿第一方向设置的多个收发端口111、以及一维扫描元件411结合，即可完成对障碍物在第一方向和第二方向上的扫描，有利于简化激光雷达的结构，提供集成度。

本实施例中，第一扩束组件321为一维扩束组件，用于将探测光束在第一方向上进行扩束，还用于将回波光束在第一方向上进行聚焦。

本实施例中，探测光束经过一维扩束组件进行扩束，实现了探测光束口径的增大，有利于提升探测光束的覆盖范围，同时有利于增加接收回波光束的口径，增大能够接收的回波光束的能量，从而有利于提升激光雷达的测程，而且，本实施例中，激光雷达在第一方向和第二方向上进行扫描探测，而一维扩束组件仅将探测光束在第一方向上进行扩束，则探测光束在第二方向上并不会进行扩束，因此，不会进一步增大激光雷达在第二方向上的焦距，从而在接收回波光束时，在第二方向上，不会增加回波光束的光斑漂移量，进而有利于提高接收组件200的接收效率，相应提高激光雷达的探测性能。

本实施例中，第一扩束组件321为透镜组，包括同轴设置的一个柱面凹透镜与两个柱面凸透镜，柱面凸透镜和柱面凹透镜均在第一方向具有曲率，两个柱面凸透镜分别设置于柱面凹透镜光轴方向的两侧，从而采用较为简单的组合，起到减小或消除像差的作用。

采用透镜组构成一维扩束组件，透镜组包括同轴设置的柱面凹透镜与柱面凸透镜，采用凹透镜与凸透镜相结合的设置，可以起到减小或消除像差的作用。

本发明其他一些实施例中，一维扩束组件包括柱面凹透镜，柱面凹透镜在第一方向具有曲率，从而能够在第一方向上对探测光束实现扩束，且在第二方向上对探测光束不进行扩束。

本发明一些实施例中，柱面凸透镜的数量为多个，多个柱面凸透镜分别设置于柱面凹透镜光轴方向的两侧，从而有利于进一步起到减小或消除像差的作用，同时，设置于柱面凹透镜光路下游的柱面凸透镜还能够起到对探测光束进行准直的作用。

图6至图7是本发明激光雷达第三实施例的结构示意图以及光路图，激光雷达适于在第一方向(如图6中X-Y-Z三维坐标系中的Z方向所示)和第二方向(如图6中Y方向所示)上进行扫描探测。

本实施例与前述实施例的相同之处，在此不再赘述。本实施例与前述实施例的不同之处在于：激光雷达还包括第二光学组件，设置于回波光束的光路上，适于将回波光束进行聚焦。

结合参考图6至图7，图6是激光雷达沿Z方向的视图，图7是激光雷达沿Y方向的视图。激光雷达包括扫描组件，扫描组件包括一维扫描元件412和一维扫描元件422，分别适于绕垂直于第一方向和所述第二方向的轴线偏转，从而分别将探测光束在第一方向和第二方向偏转到不同的角度。

需要说明的是，本实施例中，通过一维扫描元件422的不同面，对探测光束进行反射，实现探测光束和回波光束的光路分离，构成旁轴光路激光雷达。

采用两个一维扫描元件412和422构成扫描组件，有利于灵活调整两个一维扫描元件412和422的配置，获得适应于探测需求的探测光路，其中，绕垂直于第二方向的轴线偏转的一维扫描元件422用于实现在第二方向上的扫描，绕垂直于第一方向的轴线偏转的一维扫描元件412用于实现在第一方向上的扫描。

相应的，绕垂直于第二方向的轴线偏转的一维扫描元件422的扫描速度，大于绕垂直于第一方向的轴线偏转的一维扫描元件412的扫描速度。

需要说明的是，一维扫描元件的扫描速度，可以用扫描元件绕轴旋转的转速确定。

本发明具体实施例中，一维扫描元件412包括振镜、转镜或摆镜，将探测光束进行扫描反射，形成对目障碍物进行检测的出射光，出射光经障碍物反射后形成回波光束，回波光束经由振镜、转镜或摆镜反射后进入接收组件。

激光雷达还包括第二光学组件302，设置于回波光束的光路上，适于将回波光束进行聚焦。

第二光学组件302设置于回波光束的光路上，适于将回波光束进行聚焦，相应的，激光雷达为旁轴激光雷达，发射组件102与接收组件202独立设置，探测光束与回波光束的光路相互独立，有利于减小回波光束和发射光束的相互干扰，提高激光雷达的信噪比。

本实施例中，第二光学组件302包括第二扩束组件322，第二扩束组件322为一维扩束组件，用于在第一方向上对回波光束进行聚焦。

相应的，由于探测光束与回波光束的光路相互独立，有利于抑制回波光束和发射光束的相互干扰，提高激光雷达的信噪比。

本实施例中，第二光学组件302还包括：准直元件312，准直元件312用于将回波光束进行聚焦，准直元件312位于第二扩束组件322的光路上游或者光路下游。

本实施例中，准直元件312包括凸透镜，以实现光束的聚焦效果。

图8至图9是本发明激光雷达第四实施例的结构示意图以及光路图，激光雷达适于在第一方向(如图8中X-Y-Z三维坐标系中的Z方向所示)和第二方向(如图8中Y方向所示)上进行扫描探测。

本实施例与前述实施例的相同之处，在此不再赘述。本实施例与前述实施例的不同之处在于：发射组件包括沿第一方向设置的多个发射端口，接收组件包括沿第一方向设置的多个接收端口。

结合参考图8至图9，图8是激光雷达沿Z方向的视图，图9是激光雷达沿Y方向的视图，发射组件103包括沿第一方向设置的多个发射端口113，多个发射端口113均适于发射探测光束；接收组件203包括沿第一方向设置的多个接收端口114，多个接收端口114均适于接收回波光束；发射端口113和接收端口114一一对应。

本实施例中，激光雷达为旁轴激光雷达，发射组件103与接收组件203独立设置，探测光束与回波光束的光路不同，有利于减小对回波光束的光路的限制，能够根据探测需求灵活调节光路，同时，发射组件103包括沿第一方向设置的多个发射端口113，用于间隔发射探测光束，接收组件203包括沿第一方向设置的多个接收端口114，用于间隔发射探测光束，用于间隔接收回波光束，从而能够通过间隔发射探测光束，实现对障碍物在第一方向上的扫描，进而在激光雷达的结构中，结合一维扫描元件，即可完成对障碍物在第一方向和第二方向上的扫描，同时实现光路的灵活调节、以及简化光路、节约成本的效果。

本实施例中，发射端口113和接收端口114一一对应，从而实现对多路光学通道的准确探测。

在激光雷达线数一定的前提下，激光雷达的视场范围(Field of View，FOV)和角度分辨率成反相关，即，如果增大FOV，则角度分辨率降低，激光雷达无法分辨远处的物体；如果增加角度分辨率，则FOV减小，激光雷达在近处的探测范围不够大。

本发明一些实施例中，一维扩束组件为变焦扩束组件，被配置为在第一方向上具有多个不同的等效焦距，多个不同的等效焦距可以适用于多个不同的探测场景，从而有利于提高激光雷达对不同探测场景的适配能力，使得激光雷达能够广泛应用于各种探测场景。

具体地，本实施例中，一维扩束组件为透镜组，透镜组包括同轴设置且位置可调的多个透镜，从而能够通过调节多个透镜的位置，获得不同的相邻透镜的焦心距，进而获得在第一方向上多个不同的等效焦距。

相应的，本实施例中，激光雷达还包括：驱动组件(未示出)，用于沿光轴方向，调节透镜组中每个透镜的位置，以获得等效焦距。

具体地，相邻透镜之间不同的焦心距，对应构成透镜组不同的等效焦距。在激光雷达中设置驱动组件，驱动组件与一维扩束组件的多个透镜分别相连，在探测过程中，根据探测场景、测远能力或视场范围的需要，确定透镜组相对应的等效焦距，可获得相邻透镜之间需要设定的焦心距，利用驱动组件将每个透镜调整到对应的位置，从而实现不同的焦距及相应的探测场景的切换。

具体地，本实施例中，激光雷达根据探测场景配置变焦扩束组件的多个不同的等效焦距，探测场景至少包括第一探测场景和第二探测场景，第二探测场景的探测距离大于第一探测场景的探测距离，因此，第二探测场景对应的变焦扩束组件的等效焦距大于第一探测场景对应的变焦扩束组件的等效焦距。

在探测场景中，在探测较近处的场景时，可以采用较小的等效焦距，实现较大的FOV，有利于扩大激光雷达在近处的探测范围；在探测较远处的场景时，可以采用较大的等效焦距，实现较小的角度分辨率，同时，增大一维扩束组件在第一方向的焦距，可以提高扩束比(光束被一维扩束组件扩束之后在第一方向的尺寸与光束扩束前在第一方向的尺寸之比)，从而增大光束口径，增强激光雷达的测远能力，有利于分辨远处的物体。

因此，本实施例中，第二探测场景的探测距离大于第一探测场景的探测距离，相应适配的变焦扩束组件的等效焦距为：第二探测场景的等效焦距大于第一探测场景的等效焦距。

作为一种示例，第一探测场景包括城市道路场景，第二探测场景包括高速公路场景。

采用本发明的实施例，在城市道路等需要关注于测量近处场景时，可以减小一维扩束组件的焦距，从而实现更大的FOV，同时口径缩小导致测程减弱的缺点在测量近处场景时并不关键；在高速路等需要关注于测远的场景时，可以增大一维扩束组件的焦距，实现更小的角度分辨率，同时扩束比随之增加，口径增加，增强测远能力适配测远场景。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (16)

1.一种激光雷达，适于在第一方向和第二方向上进行扫描探测，所述第一方向和第二方向具有夹角，其特征在于，所述激光雷达包括：

发射组件，用于发射探测光束；

第一光学组件，设置于所述探测光束的光路上；

扫描组件，用于将经过所述第一光学组件的所述探测光束反射至目标空间，还用于反射所述探测光束经由障碍物反射后形成的回波光束；

接收组件，用于接收被所述扫描组件反射的回波光束；

其中，所述第一光学组件包括第一扩束组件，所述第一扩束组件为一维扩束组件，用于将所述探测光束在第一方向上进行扩束。

2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述一维扩束组件包括柱面凹透镜，所述柱面凹透镜在所述第一方向具有曲率。

3.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述一维扩束组件包括透镜组，所述透镜组包括同轴设置的柱面凹透镜与柱面凸透镜，所述柱面凸透镜和柱面凹透镜均在所述第一方向具有曲率。

4.如权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述柱面凸透镜的数量为多个，多个所述柱面凸透镜分别设置于所述柱面凹透镜光轴方向的两侧。

5.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达在所述第一方向上的扫描速度小于在所述第二方向上的扫描速度。

6.如权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，所述扫描组件包括两个一维扫描元件，两个所述一维扫描元件分别适于绕垂直于所述第一方向和所述第二方向的轴线偏转；或者，

所述扫描组件包括二维扫描元件，所述二维扫描元件适于绕垂直于所述第一方向和所述第二方向的轴线偏转。

7.如权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，所述一维扫描元件包括振镜、转镜或摆镜；或者，所述二维扫描元件包括二维振镜。

8.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述接收组件用于接收被所述扫描组件反射后，经过所述第一光学组件的回波光束；

所述激光雷达包括至少一个收发端口，所述收发端口分别与所述发射组件和所述接收组件耦接，适于发射所述探测光束并接收所述回波光束。

9.如权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括沿第一方向设置的多个收发端口，所述收发端口分别与所述发射组件和所述接收组件耦接，多个收发端口均适于发射探测光束并接收所述回波光束。

10.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括第二光学组件，设置于所述回波光束的光路上，适于将所述回波光束进行聚焦；

所述第二光学组件包括第二扩束组件，所述第二扩束组件为一维扩束组件，用于在第一方向上对所述回波光束进行聚焦。

11.如权利要求10所述的激光雷达，其特征在于，所述发射组件包括沿所述第一方向设置的多个发射端口，多个所述发射端口均适于发射探测光束；所述接收组件包括沿所述第一方向设置的多个接收端口，多个所述接收端口均适于接收回波光束；所述发射端口和所述接收端口一一对应。

12.如权利要求9或11所述的激光雷达，其特征在于，所述扫描组件为一维扫描元件，所述一维扫描元件适于绕平行于所述第一方向的轴线偏转。

13.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述第一光学组件还包括：准直元件，用于将所述探测光束进行准直，所述准直元件位于所述第一扩束组件的光路上游或者光路下游。

14.如权利要求1或10所述的激光雷达，其特征在于，所述一维扩束组件为变焦扩束组件，被配置为在所述第一方向上具有多个不同的等效焦距。

15.如权利要求14所述的激光雷达，其特征在于，所述一维扩束组件为透镜组，所述透镜组包括同轴设置且位置可调的多个透镜；

所述激光雷达还包括：驱动组件，用于沿光轴方向，调节所述透镜组中每个所述透镜的位置，以获得所述等效焦距。

16.如权利要求14所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达根据探测场景配置所述变焦扩束组件的多个不同的等效焦距，所述探测场景包括第一探测场景和第二探测场景，所述第二探测场景的探测距离大于所述第一探测场景的探测距离，所述第二探测场景对应的所述变焦扩束组件的等效焦距大于所述第一探测场景对应的所述变焦扩束组件的等效焦距。